画像形成装置及びその制御方法
【課題】感光体の経年劣化に起因して発生する、異なる画像形成速度間の画像濃度の差を低減する。
【解決手段】感光体は、複数の周速度のうち選択された周速度で回転する。帯電手段は、感光体を帯電させる。光源は、入力された画像データに応じて感光体の表面を露光するための光ビームを出力する。現像手段は、感光体に形成された潜像を現像剤による現像剤像へ顕像化する。転写手段は、現像剤像を転写材に転写する。定着手段は、転写材に転写された現像剤像を定着させる。さらに、画像形成装置は、感光体の使用回数に連動した物理的なパラメータを計測する計測手段と、計測された物理的なパラメータと、選択された周速度との組み合わせに応じて決定された補正値を使用して光ビームの光量を補正する光量補正手段とを備える。
【解決手段】感光体は、複数の周速度のうち選択された周速度で回転する。帯電手段は、感光体を帯電させる。光源は、入力された画像データに応じて感光体の表面を露光するための光ビームを出力する。現像手段は、感光体に形成された潜像を現像剤による現像剤像へ顕像化する。転写手段は、現像剤像を転写材に転写する。定着手段は、転写材に転写された現像剤像を定着させる。さらに、画像形成装置は、感光体の使用回数に連動した物理的なパラメータを計測する計測手段と、計測された物理的なパラメータと、選択された周速度との組み合わせに応じて決定された補正値を使用して光ビームの光量を補正する光量補正手段とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置は、一定速度で回転している感光ドラムに光ビームを繰り返し照射することで静電潜像を形成する。感光ドラムは、経年劣化や画像形成工程の繰返しにより感度が低下してゆく。そのため、経年の前後で同一の画像濃度が得られないという問題が発生する。
【０００３】
この問題を解決するために、感光体に基準となるレーザ光を照射し、その表面電位を電位センサで測定し、測定された表面電位が所定の電位となるようにレーザの駆動電流を制御する発明が提案されている（特許文献１）。また、感光体上に基準濃度のトナーパターンを形成してこのパターンを読み取り、読み取り濃度が所定濃度となるようにレーザの駆動電流を制御する発明も提案されている（特許文献２）。しかし、特許文献１、２に開示された発明では、電位センサや濃度読み取りセンサが必要となってしまう。これは、小型機では取り付けスペースの問題を生じさせ、低価格機ではコストアップの問題を生じさせる。
【０００４】
感光体の経年劣化による画像濃度等の変化を自動的に補正するために、感光体の稼動量（プリント枚数）をカウントして記憶し、カウント値に応じて現像バイアス電圧や感光体の露光光量といった画像形成条件を補正する発明も提案されている（特許文献３）。この発明では専用のセンサを用いる必要が無いので、取り付けスペースやコストアップの問題に関して有利である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６２−１６１１７６号公報
【特許文献２】特開平１１−３０５５００号公報
【特許文献３】特開平６−３３２２７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１６は、画像形成速度と必要露光エネルギーの関係を示した図である。横軸は、画像形成速度（転写材の搬送速度）を示している。縦軸は、ある画像濃度を達成するために必要となる露光エネルギーを示している。感光体は、一般に、露光速度と感度が線形な関係とならない特性（速度依存性）を持っている。図１６において、Ｐａは、搬送速度が１００ｍｍ／ｓのときの必要露光エネルギーを示している。直線Ｌ１は、比較対象となる直線を示し、曲線Ｌ２は、実際の画像形成速度と必要露光エネルギーとの関係を示す曲線である。
【０００７】
速度依存性が原因で、搬送速度が２倍（２００ｍｍ／ｓ）になったときの必要露光エネルギーは単純に２倍（２Ｐａ）とはならない。すなわち、このときの必要露光エネルギーは、２Ｐａに係数α（α＞１）を乗算した値である２αＰａとなる。
【０００８】
ところで、従来から複数の搬送速度を切り替え可能な画像形成装置が存在する。搬送速度の切り替えは、転写材の種類（普通紙、厚紙、フィルム紙など）が変更されるときに実行される。このように、搬送速度の切り替えが可能な画像形成装置では、どの搬送速度で画像を形成しても画像の濃度が一定となることが望ましい。しかし、従来の技術では、感光体の劣化に伴う、感光体の速度依存性の変化まで考慮されていなかった。
【０００９】
図１７は、搬送速度の違いによる画像形成回数と画像濃度との関係を示した図である。横軸は画像形成回数を示している。縦軸は画像濃度を示している。また、図１７には、搬送速度が１００ｍｍ／ｓのケースと、２００ｍｍ／ｓのケースとが示されている。図１７が示すように、どちらの搬送速度であっても感光体の劣化に伴って画像濃度は徐々に低下してゆく。しかし、低下の程度は、搬送速度ごとに異なる。すなわち、使用開始当初ではどちらの搬送速度であっても画像濃度に差はないが、画像形成回数が増加するにつれて徐々に両者間の差が開いてゆく。
【００１０】
そこで、本発明は、このような課題および他の課題のうち、少なくとも１つを解決することを目的とする。例えば、本発明は、感光体の経年劣化に起因して発生する、異なる画像形成速度間の画像濃度の差を低減することを目的とする。なお、他の課題については明細書の全体を通して理解できよう。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、例えば、感光体と、帯電手段と、光源と、現像手段と、転写手段と、定着手段とを備えた画像形成装置に適用される。感光体は、複数の周速度のうち選択された周速度で回転する。帯電手段は、感光体を帯電させる。光源は、入力された画像データに応じて感光体の表面を露光するための光ビームを出力する。現像手段は、感光体に形成された潜像を現像剤による現像剤像へ顕像化する。転写手段は、現像剤像を転写材に転写する。定着手段は、転写材に転写された現像剤像を定着させる。さらに、画像形成装置は、感光体の使用回数に連動した物理的なパラメータを計測する計測手段と、計測された物理的なパラメータと選択された周速度との組み合わせに応じて決定された補正値を使用して光ビームの光量を補正する光量補正手段とを備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、感光体の経年劣化に起因して発生する、異なる画像形成速度間の画像濃度の差が低減される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】レーザ素子を用いたレーザ制御部を示すブロック図である。
【図２】画像形成ユニットを示す模式的な断面図である。
【図３】光学ユニット２１の制御回路を示す図である。
【図４】画像形成装置の制御方法を示したフローチャートである。
【図５】画像形成回数と感光ドラム３１の感度との関係を示す図である。
【図６】各プロセス速度における画像形成回数に応じた光量補正データを示す図である。
【図７】光量及びＰＷＭ値の設定処理（Ｓ４０２）において実行される光量補正処理を示したフローチャートである。
【図８】積算露光量と濃度低下の関係の一例を示す図である。
【図９】積算露光量に対する光量の補正値のデータを示した図である。
【図１０】積算露光量のカウント処理を示したフローチャートである。
【図１１】濃度補正を示したフローチャートである。
【図１２】電流検知回路を説明するための図である。
【図１３】光量の追加補正処理を示したフローチャートである。
【図１４】追加補正処理を示したフローチャートである。
【図１５】追加補正処理を示したフローチャートである。
【図１６】画像形成速度と必要露光エネルギーの関係を示した図である。
【図１７】搬送速度の違いによる画像形成回数と画像濃度との関係を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に本発明の一実施形態を示す。以下で説明される個別の実施形態は、本発明の上位概念、中位概念および下位概念など種々の概念を理解するために役立つであろう。また、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定されるのであって、以下の個別の実施形態によって限定されるわけではない。
【００１５】
［第１の実施形態］
図１は、レーザ素子を用いたレーザ制御部を示すブロック図である。レーザ制御部１０は、光量設定部１１と、ＰＷＭ信号発生部１２と、ＬＤ駆動部１３とを備えている。ＰＷＭは、パルス幅変調の略語である。ＬＤは、レーザダイオードの略語である。レーザダイオードに代えて、ＬＥＤや他の発光素子が採用Ｓ手手もよい。光量設定部１１は、制御信号に従ってレーザ素子の光量（駆動電流）を設定するための光量設定データをＬＤ駆動部１３に出力する回路である。例えば、光量設定部１１は、制御信号の一部である、画像形成モード信号に応じて光量設定データを選択する。画像形成モードは、複数存在し、それぞれ画像形成速度が異なっている。ＰＷＭ信号発生部１２は、入力された画像データから、レーザ素子を駆動するためのＰＷＭ信号を発生する回路である。ＬＤ駆動部１３は、設定された光量と、ＰＷＭ信号とに基づいてレーザ素子を駆動する回路である。なお、ＰＷＭ信号発生部１２には、ＰＷＭ信号を発生させるためのビデオクロック（ＶＣＬＫ）も入力される。ＬＤ駆動部１３には、主走査方向（水平方向）における光ビームの書き出しの基準となるＢＤ信号も入力される。ＢＤは、ビームディテクト（検出）の略称である。例えば、ＬＤ駆動部１３は、光量設定部１１によって設定された光量でＰＷＭ値に応じて時間だけＬＤを点灯させる。あるいは、ＬＤ駆動部１３は、ＬＤ強制点灯信号ＢＤが入力されている間、光量設定部１１によって設定された光量でＬＤを点灯させる。
【００１６】
本実施形態では、感光体の使用回数に連動した物理的なパラメータ（例：画像形成回数や露光量の積算値）を計測し、計測された物理的なパラメータと選択された周速度との組み合わせに応じて決定された補正値を使用して光ビームの光量が補正される。補正後の光量は、目標光量として制御信号を通じて光量設定部１１に設定される。なお、周速度は、感光ドラム表面の移動速度であり、転写材の搬送速度や画像形成速度、プロセス速度と同一のパラメータである。
【００１７】
図２は、画像形成ユニットを示す模式的な断面図である。画像形成ユニット２０は、画像形成装置、複写機、複合機において画像を形成するユニットである。ここでは、画像形成装置の一例として複写機について説明する。
【００１８】
光学ユニット２１は、画像読み取りユニットによって読み取った画像データや、コンピュータ等から入力された画像データに応じて光ビーム２９を出力することで、感光ドラム３１の表面に潜像を形成する。光学ユニット２１は、ＬＤユニットと、ポリゴンモータ２２と、ポリゴンミラー２３と、ｆθレンズ２４と、バレル・トロイダル・レンズ（ＢＴＬ）２５と、ミラー２６とを備える。
【００１９】
光源であるＬＤユニットから出射される光ビーム２９は、ポリゴンモータ２２によって高速に回転されるポリゴンミラー２３によって偏向される。偏向された光ビーム２９は、ｆθレンズ２４及びバレル・トロイダル・レンズ２５を通して副走査方向のピント合わせ（集光と副走査方向の位置補正）が施される。さらに、光ビーム２９は、ミラー２６で反射し、感光ドラム３１の上を走査する。
【００２０】
感光ドラム３１は、駆動モータによって一定の周速度となるように駆動される像担持体である。周速度は、選択された画像形成モードに応じて変更される。感光ドラム３１は、複数の周速度のうち選択された周速度で回転する感光体の一例である。感光ドラム３１の表面は、定電圧源に接続された帯電器３２によって一様に帯電され、光学ユニット２１から照射される光ビーム２９によって露光されて潜像が形成される。帯電器３２は、感光体を帯電させる帯電手段の一例である。
【００２１】
現像ユニット３４は、現像剤（例：トナー）を収納する容器を備え、トナーによって潜像を現像剤像へと顕像化するユニットである。トナー容器は、トナーを容器ごと交換可能な交換式であってもよいし、トナーのみを補給する補給式であってもよい。現像ユニット３４は、感光体に形成された潜像を現像剤による現像剤像へ顕像化する現像手段の一例である。
【００２２】
転写器３５は、給紙部３８または手差しトレイ４０から給紙および搬送されてきた転写材２８に現像剤像を転写するユニットである。転写器３５は、現像剤像を転写材に転写する転写手段の一例である。転写材２８は、記録材、記録媒体、用紙、シート、転写紙と呼ばれることもある。また、転写材２８の素材も、紙、繊維、フィルム又は樹脂などであってもよい。転写材２８の紙厚も様々である。様々な転写材に対しても画像品質を安定させるためには、転写材の特性に応じて画像形成速度を調整する必要がある。未定着の現像剤像は、搬送路において転写器３５よりも下流に配置された定着器によって加熱及び加圧される。定着器は、転写材に転写された現像剤像を定着させる定着手段の一例である。
【００２３】
クリーニングユニット３６は、転写されずに感光ドラム３１の表面に残ったトナーを除去するユニットである。除電器３７は、感光ドラム３１上の電荷を取り除くユニットである。除電処理は、帯電器３２で一様な帯電を行うためには有効な処理である。
【００２４】
図３は、光学ユニット２１の制御回路を示す図である。なお、すでに説明した箇所には同一の参照符号を付与することで、説明を簡潔にする。光学ユニット２１の制御回路は、レーザ制御部１０、ポリゴンモータ駆動制御部１４、同期検出用点灯制御部１５、書込クロック発生部１６、位相同期クロック発生部１７、ＬＤユニット２７、ミラー４２、レンズ４３、同期検知センサ４４を備えている。
【００２５】
同期検知センサ４４は、主走査方向において光学ユニット２１の画像書き出し側の端部に配置されている。ｆθレンズ２４を通過してきた光ビーム２９は、ミラー４２によって反射され、レンズ４３によって集光されて同期検知センサ４４に入射する。光ビーム２９が入射すると、同期検知センサ４４は、同期検知信号ＤＥＴＰを出力する。同期検知信号ＤＥＴＰは、位相同期クロック発生部１７及び同期検出用点灯制御部１５に入力される。位相同期クロック発生部１７は、書込クロック発生部１６で生成されたクロックＷＣＬＫと同期検知信号ＤＥＴＰとから、ＤＥＴＰに同期したビデオクロックＶＣＬＫを生成してレーザ制御部１０及び同期検出用点灯制御部１５に送出する。同期検出用点灯制御部１５は、最初に同期検出信号ＤＥＴＰを検出するまで、ＬＤユニット２７を点灯させるためのＬＤ強制点灯信号ＢＤをＯＮにしてレーザ制御部１０に送出する。これにより、ＬＤユニット２７は強制点灯させられる。一方、同期検知信号ＤＥＴＰが検出されると、同期検出用点灯制御部１５は、フレア光が発生しない程度でかつ確実に同期検知信号ＤＥＴＰが検出できるタイミングで、ＬＤ強制点灯信号ＢＤをレーザ制御部１０に送出する。
【００２６】
レーザ制御部１０は、ＬＤ強制点灯信号ＢＤ及びビデオクロックＶＣＬＫに同期して画像読取ユニット５４又はフレームメモリから送られてくる画像データから生成されたパルス信号の幅に応じてＬＤユニット２７を点灯制御する。ＬＤユニット２７から出射した光ビーム２９は、前述のように感光ドラム３１上を走査する。ＬＤユニット２７は、入力された画像データに応じて感光体の表面を露光するための光ビームを出力する光源の一例である。
【００２７】
ポリゴンモータ駆動制御部１４は、プリンタ制御部１８からの制御信号によってポリゴンモータ２２を規定の回転数で回転制御する。プリンタ制御部１８は、ＣＰＵ５０、書換え可能な不揮発性記憶手段としてのＲＯＭ５１、画像データ等を一時的に保持するために使用されるＲＡＭ５２を備えている。画像コントローラ５３は、外部コンピュータから入力された画像データを展開し、プリンタ制御部１８へ送出する。画像コントローラ５３は、画像読取ユニット５４から入力された画像データについても適宜の画像処理を施してからプリンタ制御部１８へ送出する。
【００２８】
例えば、ＣＰＵ５０は、感光体の使用回数に連動した物理的なパラメータを計測する計測手段として機能する。また、ＣＰＵ５０は、計測された物理的なパラメータと、選択された周速度との組み合わせに応じて決定された補正値を使用して光ビームの光量を補正する光量補正手段として機能する。感光体の使用回数に連動した物理的なパラメータは、例えば、画像形成回数、ＬＤユニット２７による露光量の積算値（積算露光量）などである。もちろん、感光体の劣化の進み具合を概ね表すようなパラメータであれば、上述の物理的なパラメータとして使用できる。なお、周速度は、画像形成速度、搬送速度、プロセス速度と同一ないし類似の概念である。
【００２９】
図４は、画像形成装置の制御方法を示したフローチャートである。ＣＰＵ５０は、不図示の操作部やコンピュータ等から画像形成開始の指示があると、本フローチャートに係る処理を実行する。
【００３０】
ステップＳ４０１で、ＣＰＵ５０は、操作部やコンピュータ等を通じてユーザにより選択された画像形成モードを画像形成ユニット２０に対して設定する。ここで、画像形成モードとは、例えば、普通紙モード、厚紙モード、ＯＨＰ（オーバヘッドプロジェクター用の）シートモード等が考えられる。厚紙やＯＨＰシートにおいては、普通紙に画像形成する場合と比較して定着に多くの熱量を必要とする。これは、ＯＨＰシートの定着動作が、普通紙の定着動作よりも長い時間を必要となることを意味する。そのため、厚紙モードのプロセス速度やＯＨＰシートモードのプロセス速度は、普通紙モードのプロセス速度よりも遅い。プロセス速度が遅くなれば、感光ドラム３１の周速度も低下する。すなわち、画像形成モードの選択は、周速度を選択することと同義である。なお、本実施形態で、説明の簡潔化のために、普通紙モードと厚紙モードといった２つの画像形成モードからいずれか１つを選択できるものとする。
【００３１】
ステップＳ４０２で、ＣＰＵ５０は、画像形成モードに対応する光量の値を光量設定部１１に設定するとともに、ＰＷＭ値（発光時間）をＰＷＭ信号発生部１２に設定する。これにより、ＬＤの光量と発光時間とが切り換えられる。この切り換えは、常にＬＤの光量と発光時間との両方が実行される必要はなく、どちらかの一方のみ切り換えでよい。
【００３２】
とりわけ、本実施形態では、ＣＰＵ５０は、感光ドラム３１の使用回数に連動した物理的なパラメータを計測し、計測された物理的なパラメータと、選択された周速度との組み合わせに応じて決定された補正値を使用して光ビームの光量を補正する。この補正後の光量が光量設定部１１に設定される。
【００３３】
ステップＳ４０３で、ＣＰＵ５０は、設定した画像形成モード、光量、ＰＷＭ値にしたがって画像形成ユニット２０に画像形成を実行させる。
【００３４】
次に、ステップＳ４０２における光量とＰＷＭ値の設定方法の詳細について説明する。ここでは、説明の便宜上、普通紙モードのプロセス速度を２００ｍｍ／ｓｅｃとし、厚紙モードのプロセス速度を１００ｍｍ／ｓｅｃとする。上述したように、プロセス速度は、感光ドラム３１の表面（周面）における副走査方向の回転速度（周速度）を意味する。書込み画像の解像度は主走査方向が１２００ｄｐｉ（ドット・パー・インチ）であり、副走査方向が６００ｄｐｉである。
【００３５】
画像データが２値の場合の普通紙モードの光量をＰ（ｍＷ）、ＰＷＭ値をＴ（ｎｓ：ナノ秒）とすると、１ドット当たりの露光エネルギーはＰ×Ｔ（ｐＪ）となる。厚紙モードの場合には、主走査方向の解像度は変えずに、プロセス速度が普通紙モードの半分になる。よって、厚紙モードの副走査方向の解像度を普通紙モードの解像度の２倍（１２００ｄｐｉ）とする。このように、普通紙モードか厚紙モードへと切り換えられると、プロセス速度が半分になる。そのため、１ドット当たりの露光エネルギーをＰ×Ｔ／２（ｐＪ）に変更すればよい。これにより、画像濃度が一定に維持される。
【００３６】
しかし、プロセス速度が変化すると、実際には、潜像形成やトナー像の形成へも変化の影響が及ぶ。先に図１６を用いて説明したように、速度依存性によって、プロセス速度と必要露光エネルギーの関係が線形（直線Ｌ１）とはならない。よって、普通紙モードと厚紙モードに適した光量、もしくはＰＷＭ値を設定する必要がある。
【００３７】
発明者による実験の結果、プロセス速度が上がると、プロセス速度の上昇率よりも高い上昇率で必要露光エネルギーが増加する。ここでは、露光エネルギーの増加量を算出するための係数をαとする。普通紙モードの露光エネルギーＰ×Ｔに対して、厚紙モードの露光エネルギーは（Ｐ×Ｔ／２）／αとなる。よって、係数αに相当するＰＷＭ値もしくは光量Ｐを設定すればよい。
【００３８】
図５は、画像形成回数と感光ドラム３１の感度との関係を示す図である。図５が示すように画像形成回数が増加するにつれて、感光ドラム３１の感度は徐々に低下してゆく。これを経年劣化と呼ぶ。感度が低下すると、形成された画像の濃度も低下する。
【００３９】
先に図１７を用いて説明したように、速度依存性もプロセス速度によって差が生じる。すなわち、プロセス速度が１００ｍｍ／ｓｅｃのときと、プロセス速度が２００ｍｍ／ｓｅｃのときとでは、画像濃度の低下の度合いが異なる。よって、感光ドラム３１の初期状態では各プロセス速度について適切に露光エネルギーが設定されていたとしても、画像形成回数が増えるにしたがって、両者の画像濃度には差が生じる。すなわち、図１７が示すように、普通紙モードの画像濃度と厚紙モードの画像濃度との差が、画像形成回数が増加するにつれて、乖離してゆく。
【００４０】
この濃度差を補正するための方法を説明する。予め感光ドラム３１の耐久試験を行い、各プロセス速度における画像形成回数と濃度低下の関係を測定する。各プロセス速度における画像形成回数と濃度低下の関係を表す測定データから、各プロセス速度における画像形成回数に応じた光量補正データを作成する。
【００４１】
図６は、各プロセス速度における画像形成回数に応じた光量補正データを示す図である。横軸は画像形成回数を示している。縦軸は、補正値を示している。図６と図１７とを比較するとわかるように、補正値は、画像濃度低下量の逆特性となっている。画像形成回数に応じた補正値のデータは、各プロセス速度ごとに、プリンタ制御部１８のＲＯＭ５１に格納される。ここでは、プロセス速度が１００ｍｍ／ｓのときに使用されるテーブルと、プロセス速度が２００ｍｍ／ｓのときに使用されるテーブルとがＲＯＭ５１に格納されることになる。
【００４２】
図７は、光量及びＰＷＭ値の設定処理（Ｓ４０２）において実行される光量補正処理を示したフローチャートである。ステップＳ７１１で、ＣＰＵ５０は、画像形成回数をカウントする。このように、ＣＰＵ５０は、物理的なパラメータとして、画像の形成回数を取得する画像形成回数取得手段として機能する。なお、画像形成回数は、感光ドラム３１を交換したときにゼロにリセットされる積算値である。なお、ＣＰＵ５０は、ＲＯＭ５１に画像形成回数を格納する。
【００４３】
ステップＳ７１２で、ＣＰＵ５０は、選択された画像形成モードに対応するプロセス速度が２００ｍｍ／ｓか否かを判定する。選択されたプロセス速度が２００ｍｍ／ｓであれば、ステップＳ７１３に進む。プロセス速度が２００ｍｍ／ｓでなければ（すなわちプロセス速度が１００ｍｍ／ｓであれば）、ステップＳ７１４に進む。
【００４４】
ステップＳ７１３で、ＣＰＵ５０は、選択されたプロセス速度（２００ｍｍ／ｓ）に対応したテーブルから、現在の画像形成回数に対応した光量の補正値を決定する。同様に、ステップＳ７１４で、ＣＰＵ５０は、選択されたプロセス速度（１００ｍｍ／ｓ）に対応したテーブルから、現在の画像形成回数に対応した光量の補正値を決定する。決定された補正値は、レーザ制御部１０の光量設定部１１に設定される。光量設定部１１は、設定された補正値にしたがって目標光量を増加する。これにより、光量が補正され、画像濃度が一定に維持される。
【００４５】
以上説明したように第１の実施形態によれば、感光体の経年劣化に起因して発生する、異なる画像形成速度間の画像濃度の差が低減される。すなわち、プロセス速度と画像形成回数とに応じて光量の補正値を決定することで、感光体が劣化しても、プロセス速度の違いによる画像濃度の差が生じにくくなる。
【００４６】
本実施形態では、画像の形成回数を感光体の使用回数に連動した物理的なパラメータとして採用している。画像の形成回数のカウンタは一般に画像形成装置に搭載されていることが多い。よって、本願発明を低コストで実現することも可能である。
【００４７】
［第２の実施形態］
第１の実施形態では、感光体の使用回数に連動した物理的なパラメータとして画像形成回数（プリントジョブの実行回数）を採用した。第２の実施形態では、物理的なパラメータの他の例として、積算露光量について説明する。
【００４８】
積算露光量を採用する理由を最初に説明する。感光ドラム３１の感度は、ＬＤユニット２７から照射される光により劣化する。すなわち、露光量の積算値は、感光体の使用回数に連動しており、感度の低下レベルにも連動していることになる。そこで、ＣＰＵ５０は、感光ドラム３１の露光量を積算してゆき、その露光量の積算値から感光ドラム３１の劣化を推定し、光量の補正値を決定する。なお、第１の実施形態と共通する部分については、説明を簡潔にする。
【００４９】
本実施形態における濃度差補正方法について説明する。各プロセス速度について、感光ドラム３１の耐久試験を行う。これにより、積算露光量と濃度低下の関係を測定する。
【００５０】
図８は、積算露光量と濃度低下の関係の一例を示す図である。横軸は積算露光量を示し、縦軸は画像濃度を示している。図１７と同様に、積算露光量が増えてゆくにつれて画像濃度は徐々に低下してゆく。さらに、プロセス速度の違いによって、低下の度合いも異なる。図８によれば、１００ｍｍ／ｓよりも２００ｍｍ／ｓのほうが画像濃度が低下している。次に、図８に示した測定データから、補正値のデータを作成する。
【００５１】
図９は、積算露光量に対する光量の補正値のデータを示した図である。この補正値のデータは、各プロセス速度ごとにテーブル化される。完成した補正値のテーブルは、プリンタ制御部１８のＲＯＭ５１に格納される。図９が示すように、補正値のデータは濃度の低下を補償するような値となっている。
【００５２】
積算露光量のカウントについて説明する。積算露光量のカウントは、画像形成を１回実行するごとに行う。積算露光量のカウントは、図４に示したステップＳ４０３において実行される。なお、第２の実施形態において、ＣＰＵ５０は、光ビームの露光量を積算して積算露光量を取得する積算露光量取得手段として機能する。
【００５３】
図１０は、積算露光量のカウント処理を示したフローチャートである。ステップＳ１００１で、ＣＰＵ５０は、画像コントローラ５３が出力する画像データをモニタし、感光ドラム３１への光ビームの照射をもたらすドットか否かを判定する。このように、ＣＰＵ５０は、画像形成の対象となる画像データを解析し、露光されるドットの数を計数する計数手段として機能する。
【００５４】
ここでは、ドットの濃度に応じて４つあるいずれかの処理へ分岐する。注目ドットの濃度が０％以上２４％以下であれば、ステップＳ１００２に進む。ステップＳ１００２で、ＣＰＵ５０は、注目ドットについての露光量を＋０．７５に設定する。注目ドットの濃度が２５％以上４９％以下であれば、ステップＳ１００３に進む。ステップＳ１００３で、ＣＰＵ５０は、注目ドットについての露光量を＋１．０に設定する。注目ドットの濃度が５０％以上７４％以下であれば、ステップＳ１００４に進む。ステップＳ１００４で、ＣＰＵ５０は、注目ドットについての露光量を＋１．２５に設定する。注目ドットの濃度が７５％以上１００％以下であれば、ステップＳ１００５に進む。ステップＳ１００５で、ＣＰＵ５０は、注目ドットについての露光量を＋１．５に設定する。
【００５５】
ステップＳ１００６で、ＣＰＵ５０は、前回のドットまでの積算露光量に対して、今回のドット（注目ドット）についての露光量を加算する。
【００５６】
なお、上記のカウント方法は、ＢＡＥ（ＢＡＣＫ ＡＲＥＡ ＥＸＰＯＳＵＲＥ）方式の場合のカウント方法である。ＢＡＥ方式では、１回の画像形成で形成可能な全ドット数に対し実際に打ったドットの割合が０〜２４％、２５〜４９％、５０〜７４％、７５〜１００％の場合、それぞれ０．７５、１．０、１．２５、１．５としてカウントを行う。一方、ＩＡＥ（ＩＭＡＧＥ ＡＲＥＡ ＥＸＰＯＳＵＲＥ）方式では、ドットが打たれる位置が露光される。よって、ドットを打つ量が積算されてゆく。
【００５７】
図１１は、濃度補正を示したフローチャートである。この濃度補正は、図４に示したステップＳ４０２において実行される。ステップＳ１１０１で、ＣＰＵ５０は、積算露光量をＲＯＭ５１から読み出す。
【００５８】
ステップＳ１１０２で、ＣＰＵ５０は、選択された画像形成モードに対応するプロセス速度が２００ｍｍ／ｓか否かを判定する。選択されたプロセス速度が２００ｍｍ／ｓであれば、ステップＳ１１０３に進む。プロセス速度が２００ｍｍ／ｓでなければ（すなわちプロセス速度が１００ｍｍ／ｓであれば）、ステップＳ１１０４に進む。
【００５９】
ステップＳ１１０３で、ＣＰＵ５０は、選択されたプロセス速度（２００ｍｍ／ｓ）に対応したテーブルから、現在の積算露光量に対応した光量の補正値を決定する。同様に、ステップＳ１１０４で、ＣＰＵ５０は、選択されたプロセス速度（１００ｍｍ／ｓ）に対応したテーブルから、現在の積算露光量に対応した光量の補正値を決定する。決定された補正値は、レーザ制御部１０の光量設定部１１に設定される。光量設定部１１は、設定された補正値にしたがって目標光量を増加する。これにより、光量が補正され、画像濃度が一定に維持される。
【００６０】
以上説明したように第２の実施形態によれば、感光体の経年劣化に起因して発生する、異なる画像形成速度間の画像濃度の差が低減される。すなわち、プロセス速度と積算露光量とに応じて光量の補正値を決定することで、感光体が劣化しても、プロセス速度の違いによる画像濃度の差が生じにくくなる。
【００６１】
本実施形態では、積算露光量を感光体の使用回数に連動した物理的なパラメータとして採用している。積算露光量の算出はＣＰＵ５０で実行できるため、新たなハードウエアを追加する必要がない。とりわけ、積算露光量は画像データを解析することで取得できるため、追加のハードウエアは必要ないであろう。
【００６２】
［第３の実施形態］
第３の実施形態は、第１または第２の実施形態における画像形成装置に光量補正の確度を上げる機能を追加したものである。よって、すでに説明した部分については説明の重複を避けるために、簡潔にする。
【００６３】
感光ドラム３１を帯電させる帯電器３２には不図示の高圧電源が接続されている。感光ドラム３１は所定の一定の電圧に保持される必要性があるので、この高圧電源は定電圧源となっている。
【００６４】
ところで、定電圧源を駆動するための電流値は、感光ドラム３１の表面抵抗値によって決定される。一般的に、感光ドラム３１は経年劣化により表面の感光層が劣化するため、表面抵抗値が低下する。すると、定電圧源の駆動電流は増加する。すなわち、駆動電流の電流値は感光ドラム３１の劣化の程度を示していることになる。よって、この電流値の変化を検知すれば、感光ドラム３１の劣化を検知できる。
【００６５】
そこで、第３の実施形態では、帯電器３２に接続された定電圧源の駆動電流の電流値を監視し、電流値が感光ドラム３１の劣化を示すと補正値を増加させることで、光量の補正精度を向上させる。なお、この追加の補正処理は、第１の実施形態と第２の実施形態のいずれにも適用できる。
【００６６】
図１２は、電流検知回路を説明するための図である。電流検知回路１２０１は、帯電器３２に接続された定電圧源１２０２の駆動電流の電流値を検知し、Ａ／Ｄ変換し、電流値をＣＰＵ５０に出力する。定電圧源１２０２は、帯電手段に接続された定電圧源として機能する。電流検知回路１２０１は、定電圧源の駆動電流の値を検知する電流検知手段として機能する。
【００６７】
図１３は、光量の追加補正処理を示したフローチャートである。ステップＳ１３０１で、ＣＰＵ５０は、電流検知回路１２０１を使用して駆動電流の電流値を検知する。
【００６８】
ステップＳ１３０２で、ＣＰＵ５０は、検知した電流値と、ＲＯＭ５１に予め格納されている駆動電流の初期値とを比較する。この初期値は画像形成装置の初期状態において取得された電流値に設定することが望ましい。検知された電流値と初期値との差が１％未満であれば、ステップＳ１３０３に進む。ステップＳ１３０３で、ＣＰＵ５０は、測定誤差を考慮して、追加補正をスキップする。一方、差が１％以上であれば、ステップＳ１３０４に進む。ステップＳ１３０４で、ＣＰＵ５０は、画像形成回数または積算露光量に基づいて決定された補正値に対して追加補正を実行する。例えば、次式に基づいて追加補正が実行される。
【００６９】
（追加補正された補正値）＝（追加補正前の補正値）×［１＋（検知された電流値−初期値）／初期値］・・・式１
このように、ＣＰＵ５０は。検知された駆動電流の値に応じて、補正値を修正する修正手段として機能する。ＣＰＵ５０は、追加補正された補正値を、レーザ制御部１０の光量設定部１１に設定する。光量設定部１１は、設定された補正値にしたがって目標光量を増加する。これにより、光量が補正され、画像濃度が一定に維持される。
【００７０】
第３の実施形態によれば、帯電器の駆動電流を監視することで、画像形成回数や積算露光量に基づいて想定された補正値を追加的に補正することができる。すなわち、感光ドラム３１が想定よりも早く劣化しているときに、補正値を増加させることで、画像濃度の差を低減することができる。これにより、補正の精度を向上させることができる。
【００７１】
［第４の実施形態］
第４の実施形態は、第１の実施形態における画像形成装置に光量補正の確度を上げる機能を追加したものである。よって、すでに説明した部分については説明の重複を避けるために、簡潔にする。とりわけ、本実施形態では、トナーカートリッジの交換時またはトナーの補給時の画像形成回数に応じて、補正値の修正を実行する。
【００７２】
一般に、トナーは、不図示の脱着可能なトナーカートリッジまたはトナー貯蔵タンクから現像ユニット３４に供給される。トナーの残量は不図示のトナー残量センサが検知する。トナーの残量が所定量以下になったことをトナー残量センサが検知すると、ＣＰＵ５０は、トナーカートリッジの交換またはトナーボトルによるトナー補給を促す通知を不図示のディスプレイ等に表示する。
【００７３】
通常、１つのトナーカートリッジやトナーボトルは、５０００枚から１００００枚の画像を形成できるだけのトナーを収容している。感光ドラム３１の劣化に伴い感度が低下すると、感光ドラム３１へのトナーの付着量が減少する。すなわち、トナーの消費が抑制され、トナーカートリッジの交換サイクルもしくはトナー補給サイクルが延びる。
【００７４】
そこで、本実施形態では、トナーカートリッジの交換時またはトナー補給時における画像形成回数が所定数より多ければ、ＣＰＵ５０は、感光ドラム３１の劣化が想定範囲を超えていると判断する。すなわち、ＣＰＵ５０は、想定範囲を超えて感光ドラム３１が劣化してくると、光量の補正値を修正する。これにより、光量補正の精度が向上する。
【００７５】
図１４は、追加補正処理を示したフローチャートである。ＣＰＵ５０は、トナーカートリッジの交換またはトナーボトルによるトナー補給を要求する状態になると、本フローチャートに係る処理を実行する。また、ＣＰＵ５０は、カートリッジの交換回数（トナーボトルによる補給回数）をカウントし、交換回数をＲＯＭ５１に格納する。なお、ＣＰＵ５０は、現像手段において使用される現像剤を収納するカートリッジが交換されたとき、または、現像剤を補給したときに計測された物理的なパラメータに応じて、補正値を修正する修正手段として機能する。
【００７６】
ステップＳ１４０１で、ＣＰＵ５０は、カートリッジの交換回数をＲＯＭ５１から読み出して１つインクリメントし、交換回数が１回目か否かを判定する。１回目であれば、ステップＳ１４０２に進む。ステップＳ１４０２で、ＣＰＵ５０は、現在の画像形成回数をＲＯＭ５１に記憶する。このときは、追加の補正（すなわち、補正値の修正処理）は実行されない。ＲＯＭ５１に記憶された画像形成回数が初期値となる。
【００７７】
一方、カートリッジの交換回数が２回目以降であれば、ステップＳ１４０３に進む。ステップＳ１４０３で、ＣＰＵ５０は、今回の画像形成回数と、ＲＯＭ５１に記憶されている初期値とを比較する。両者の差が±１％未満であれば、ステップＳ１４０５に進む。ステップＳ１４０５で、ＣＰＵ５０は、追加の補正処理をスキップする。感光ドラム３１の劣化は想定の範囲内であり、光量補正が良好に行われていると考えられるからである。
【００７８】
一方、差が±１％以上であれば、感光ドラム３１の劣化が想定外に進んでいると考えられるため、ステップＳ１４０４に進む。ステップＳ１４０４で、ＣＰＵ５０は、画像形成回数に応じてテーブルから決定された補正値を追加で補正する。追加補正は、例えば、次式にしたがって実行される。
【００７９】
（追加補正された補正値） ＝ （追加補正される前の補正値）×［１＋（今回の画像形成回数−初期値）／初期値］・・・式２
ＣＰＵ５０は、追加補正された補正値を、レーザ制御部１０の光量設定部１１に設定する。光量設定部１１は、設定された補正値にしたがって目標光量を増加する。これにより、光量が補正され、画像濃度が一定に維持される。
【００８０】
第４の実施形態によれば、トナーカットリッジ等の交換時における画像形成回数を監視することで、画像形成回数に基づいて想定された補正値を追加的に補正することができる。すなわち、感光ドラム３１が想定よりも早く劣化しているときに、補正値を増加させることで、画像濃度の差を低減することができる。これにより、補正の精度を向上させることができる。
【００８１】
なお、ＲＯＭ５１に記憶される初期値を前回の画像形成回数としてもよい。すなわち、今回の画像形成回数と前回の画像形成回数との差が乖離してくるのは、感光体の劣化が想定範囲を超えて進んだ場合だからである。
【００８２】
［第５の実施形態］
第５の実施形態は、第２の実施形態における画像形成装置に光量補正の確度を上げる機能を追加したものである。よって、すでに説明した部分については説明の重複を避けるために、簡潔にする。とりわけ、本実施形態では、トナーカートリッジの交換時またはトナーの補給時の画像形成回数に応じて、補正値の修正を実行する。基本的な技術思想は、第４の実施形態と同様であるが、トナーカートリッジの交換時における積算露光量を使用する点で異なるに過ぎない。
【００８３】
図１５は、追加補正処理を示したフローチャートである。ＣＰＵ５０は、トナーカートリッジの交換またはトナーボトルによるトナー補給を要求する状態になると、本フローチャートに係る処理を実行する。また、ＣＰＵ５０は、カートリッジの交換回数（トナーボトルによる補給回数）をカウントし、交換回数をＲＯＭ５１に格納する。なお、ＣＰＵ５０は、現像手段において使用される現像剤を収納するカートリッジが交換されたとき、または、現像剤を補給したときに計測された物理的なパラメータに応じて、補正値を修正する修正手段として機能する。
【００８４】
ステップＳ１５０１で、ＣＰＵ５０は、カートリッジの交換回数が１回目か否かを判定する。１回目であれば、ステップＳ１５０２に進む。ステップＳ１５０２で、ＣＰＵ５０は、現在の積算露光量をＲＯＭ５１に記憶する。このときは、追加の補正は実行されない。ＲＯＭ５１に記憶された積算露光量が初期値となる。
【００８５】
一方、カートリッジの交換回数が２回目以降であれば、ステップＳ１５０３に進む。ステップＳ１５０３で、ＣＰＵ５０は、今回の積算露光量と、ＲＯＭ５１に記憶されている初期値とを比較する。両者の差が±１％未満であれば、ステップＳ１５０５に進む。ステップＳ１５０５で、ＣＰＵ５０は、追加の補正処理をスキップする。感光ドラム３１の劣化は想定の範囲内であり、光量補正が良好に行われていると考えられるからである。
【００８６】
一方、差が±１％以上であれば、感光ドラム３１の劣化が想定外に進んでいると考えられるため、ステップＳ１５０４に進む。ステップＳ１５０４で、ＣＰＵ５０は、現在の積算露光量に応じてテーブルから決定された補正値を追加で補正する。追加補正は、例えば、次式にしたがって実行される。
【００８７】
（追加補正された補正値） ＝ （追加補正される前の補正値）×［１＋（今回の積算露光量−初期値）／初期値］・・・式２
ＣＰＵ５０は、追加補正された補正値を、レーザ制御部１０の光量設定部１１に設定する。光量設定部１１は、設定された補正値にしたがって目標光量を増加する。これにより、光量が補正され、画像濃度が一定に維持される。
【００８８】
第５の実施形態によれば、トナーカットリッジ等の交換時における積算露光量を監視することで、積算露光量に基づいて想定された補正値を追加的に補正することができる。すなわち、感光ドラム３１が想定よりも早く劣化しているときに、補正値を増加させることで、画像濃度の差を低減することができる。これにより、補正の精度を向上させることができる。
【００８９】
なお、ＲＯＭ５１に記憶される初期値を前回の積算露光量としてもよい。すなわち、今回の積算露光量と前回の積算露光量との差が乖離してくるのは、感光体の劣化が想定範囲を超えて進んだ場合だからである。
【００９０】
［他の実施形態］
以上説明してきた全ての実施形態において、感光ドラム３１を新品と交換する際には、ＣＰＵ５０は、画像形成回数及び積算露光量をリセットしてもよい。これは、新品の感光ドラム３１に対する誤った光量補正を防ぐためである。この場合、ＣＰＵ５０は、感光体の交換に際して、計測された物理的パラメータの値をリセットするリセット手段として機能する。
【００９１】
なお、第１の実施形態と第５の実施形態とを組み合わせても良い。すなわち、ＣＰＵ５０は、通常の補正値を画像形成枚数に応じて決定し、追加の補正量については積算露光量に基づいて決定する。同様に、第２の実施形態と第４の実施形態とを組み合わせても良い。すなわち、ＣＰＵ５０は、通常の補正値を積算露光量に応じて決定し、追加の補正量については画像形成枚数に基づいて決定する。これらにおいても補正値を好適に修正することができる。
【符号の説明】
【００９２】
１０：レーザ制御部
１１：光量設定部
１２：ＰＷＭ信号発生部
１３：ＬＤ駆動部
１４：ポリゴンモータ駆動制御部
１５：同期検出用点灯制御部
１６：書込みクロック発生部
１７：位相同期クロック発生部
１８：プリンタ制御部
２０：画像形成ユニット
２１：光学ユニット
２２：ポリゴンモータ
２３：ポリゴンミラー
２４：ｆθレンズ
２５：バレル・トロイダル・レンズ
２６：ミラー
２７：ＬＤユニット
２８：記録紙
２９：光ビーム
３１：感光体ドラム
３２：帯電器
３４：現像ユニット
３５：転写器
３６：クリーニングユニット
３７：除電器
３８：用紙カセット
４０：手差しユニット
４２：ミラー
４３：レンズ
４４：同期検知センサ
５０：ＣＰＵ
５１：ＲＯＭ
５２：ＲＡＭ
５３：画像コントローラ
５４：画像読み取りユニット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置は、一定速度で回転している感光ドラムに光ビームを繰り返し照射することで静電潜像を形成する。感光ドラムは、経年劣化や画像形成工程の繰返しにより感度が低下してゆく。そのため、経年の前後で同一の画像濃度が得られないという問題が発生する。
【０００３】
この問題を解決するために、感光体に基準となるレーザ光を照射し、その表面電位を電位センサで測定し、測定された表面電位が所定の電位となるようにレーザの駆動電流を制御する発明が提案されている（特許文献１）。また、感光体上に基準濃度のトナーパターンを形成してこのパターンを読み取り、読み取り濃度が所定濃度となるようにレーザの駆動電流を制御する発明も提案されている（特許文献２）。しかし、特許文献１、２に開示された発明では、電位センサや濃度読み取りセンサが必要となってしまう。これは、小型機では取り付けスペースの問題を生じさせ、低価格機ではコストアップの問題を生じさせる。
【０００４】
感光体の経年劣化による画像濃度等の変化を自動的に補正するために、感光体の稼動量（プリント枚数）をカウントして記憶し、カウント値に応じて現像バイアス電圧や感光体の露光光量といった画像形成条件を補正する発明も提案されている（特許文献３）。この発明では専用のセンサを用いる必要が無いので、取り付けスペースやコストアップの問題に関して有利である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６２−１６１１７６号公報
【特許文献２】特開平１１−３０５５００号公報
【特許文献３】特開平６−３３２２７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１６は、画像形成速度と必要露光エネルギーの関係を示した図である。横軸は、画像形成速度（転写材の搬送速度）を示している。縦軸は、ある画像濃度を達成するために必要となる露光エネルギーを示している。感光体は、一般に、露光速度と感度が線形な関係とならない特性（速度依存性）を持っている。図１６において、Ｐａは、搬送速度が１００ｍｍ／ｓのときの必要露光エネルギーを示している。直線Ｌ１は、比較対象となる直線を示し、曲線Ｌ２は、実際の画像形成速度と必要露光エネルギーとの関係を示す曲線である。
【０００７】
速度依存性が原因で、搬送速度が２倍（２００ｍｍ／ｓ）になったときの必要露光エネルギーは単純に２倍（２Ｐａ）とはならない。すなわち、このときの必要露光エネルギーは、２Ｐａに係数α（α＞１）を乗算した値である２αＰａとなる。
【０００８】
ところで、従来から複数の搬送速度を切り替え可能な画像形成装置が存在する。搬送速度の切り替えは、転写材の種類（普通紙、厚紙、フィルム紙など）が変更されるときに実行される。このように、搬送速度の切り替えが可能な画像形成装置では、どの搬送速度で画像を形成しても画像の濃度が一定となることが望ましい。しかし、従来の技術では、感光体の劣化に伴う、感光体の速度依存性の変化まで考慮されていなかった。
【０００９】
図１７は、搬送速度の違いによる画像形成回数と画像濃度との関係を示した図である。横軸は画像形成回数を示している。縦軸は画像濃度を示している。また、図１７には、搬送速度が１００ｍｍ／ｓのケースと、２００ｍｍ／ｓのケースとが示されている。図１７が示すように、どちらの搬送速度であっても感光体の劣化に伴って画像濃度は徐々に低下してゆく。しかし、低下の程度は、搬送速度ごとに異なる。すなわち、使用開始当初ではどちらの搬送速度であっても画像濃度に差はないが、画像形成回数が増加するにつれて徐々に両者間の差が開いてゆく。
【００１０】
そこで、本発明は、このような課題および他の課題のうち、少なくとも１つを解決することを目的とする。例えば、本発明は、感光体の経年劣化に起因して発生する、異なる画像形成速度間の画像濃度の差を低減することを目的とする。なお、他の課題については明細書の全体を通して理解できよう。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、例えば、感光体と、帯電手段と、光源と、現像手段と、転写手段と、定着手段とを備えた画像形成装置に適用される。感光体は、複数の周速度のうち選択された周速度で回転する。帯電手段は、感光体を帯電させる。光源は、入力された画像データに応じて感光体の表面を露光するための光ビームを出力する。現像手段は、感光体に形成された潜像を現像剤による現像剤像へ顕像化する。転写手段は、現像剤像を転写材に転写する。定着手段は、転写材に転写された現像剤像を定着させる。さらに、画像形成装置は、感光体の使用回数に連動した物理的なパラメータを計測する計測手段と、計測された物理的なパラメータと選択された周速度との組み合わせに応じて決定された補正値を使用して光ビームの光量を補正する光量補正手段とを備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、感光体の経年劣化に起因して発生する、異なる画像形成速度間の画像濃度の差が低減される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】レーザ素子を用いたレーザ制御部を示すブロック図である。
【図２】画像形成ユニットを示す模式的な断面図である。
【図３】光学ユニット２１の制御回路を示す図である。
【図４】画像形成装置の制御方法を示したフローチャートである。
【図５】画像形成回数と感光ドラム３１の感度との関係を示す図である。
【図６】各プロセス速度における画像形成回数に応じた光量補正データを示す図である。
【図７】光量及びＰＷＭ値の設定処理（Ｓ４０２）において実行される光量補正処理を示したフローチャートである。
【図８】積算露光量と濃度低下の関係の一例を示す図である。
【図９】積算露光量に対する光量の補正値のデータを示した図である。
【図１０】積算露光量のカウント処理を示したフローチャートである。
【図１１】濃度補正を示したフローチャートである。
【図１２】電流検知回路を説明するための図である。
【図１３】光量の追加補正処理を示したフローチャートである。
【図１４】追加補正処理を示したフローチャートである。
【図１５】追加補正処理を示したフローチャートである。
【図１６】画像形成速度と必要露光エネルギーの関係を示した図である。
【図１７】搬送速度の違いによる画像形成回数と画像濃度との関係を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に本発明の一実施形態を示す。以下で説明される個別の実施形態は、本発明の上位概念、中位概念および下位概念など種々の概念を理解するために役立つであろう。また、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定されるのであって、以下の個別の実施形態によって限定されるわけではない。
【００１５】
［第１の実施形態］
図１は、レーザ素子を用いたレーザ制御部を示すブロック図である。レーザ制御部１０は、光量設定部１１と、ＰＷＭ信号発生部１２と、ＬＤ駆動部１３とを備えている。ＰＷＭは、パルス幅変調の略語である。ＬＤは、レーザダイオードの略語である。レーザダイオードに代えて、ＬＥＤや他の発光素子が採用Ｓ手手もよい。光量設定部１１は、制御信号に従ってレーザ素子の光量（駆動電流）を設定するための光量設定データをＬＤ駆動部１３に出力する回路である。例えば、光量設定部１１は、制御信号の一部である、画像形成モード信号に応じて光量設定データを選択する。画像形成モードは、複数存在し、それぞれ画像形成速度が異なっている。ＰＷＭ信号発生部１２は、入力された画像データから、レーザ素子を駆動するためのＰＷＭ信号を発生する回路である。ＬＤ駆動部１３は、設定された光量と、ＰＷＭ信号とに基づいてレーザ素子を駆動する回路である。なお、ＰＷＭ信号発生部１２には、ＰＷＭ信号を発生させるためのビデオクロック（ＶＣＬＫ）も入力される。ＬＤ駆動部１３には、主走査方向（水平方向）における光ビームの書き出しの基準となるＢＤ信号も入力される。ＢＤは、ビームディテクト（検出）の略称である。例えば、ＬＤ駆動部１３は、光量設定部１１によって設定された光量でＰＷＭ値に応じて時間だけＬＤを点灯させる。あるいは、ＬＤ駆動部１３は、ＬＤ強制点灯信号ＢＤが入力されている間、光量設定部１１によって設定された光量でＬＤを点灯させる。
【００１６】
本実施形態では、感光体の使用回数に連動した物理的なパラメータ（例：画像形成回数や露光量の積算値）を計測し、計測された物理的なパラメータと選択された周速度との組み合わせに応じて決定された補正値を使用して光ビームの光量が補正される。補正後の光量は、目標光量として制御信号を通じて光量設定部１１に設定される。なお、周速度は、感光ドラム表面の移動速度であり、転写材の搬送速度や画像形成速度、プロセス速度と同一のパラメータである。
【００１７】
図２は、画像形成ユニットを示す模式的な断面図である。画像形成ユニット２０は、画像形成装置、複写機、複合機において画像を形成するユニットである。ここでは、画像形成装置の一例として複写機について説明する。
【００１８】
光学ユニット２１は、画像読み取りユニットによって読み取った画像データや、コンピュータ等から入力された画像データに応じて光ビーム２９を出力することで、感光ドラム３１の表面に潜像を形成する。光学ユニット２１は、ＬＤユニットと、ポリゴンモータ２２と、ポリゴンミラー２３と、ｆθレンズ２４と、バレル・トロイダル・レンズ（ＢＴＬ）２５と、ミラー２６とを備える。
【００１９】
光源であるＬＤユニットから出射される光ビーム２９は、ポリゴンモータ２２によって高速に回転されるポリゴンミラー２３によって偏向される。偏向された光ビーム２９は、ｆθレンズ２４及びバレル・トロイダル・レンズ２５を通して副走査方向のピント合わせ（集光と副走査方向の位置補正）が施される。さらに、光ビーム２９は、ミラー２６で反射し、感光ドラム３１の上を走査する。
【００２０】
感光ドラム３１は、駆動モータによって一定の周速度となるように駆動される像担持体である。周速度は、選択された画像形成モードに応じて変更される。感光ドラム３１は、複数の周速度のうち選択された周速度で回転する感光体の一例である。感光ドラム３１の表面は、定電圧源に接続された帯電器３２によって一様に帯電され、光学ユニット２１から照射される光ビーム２９によって露光されて潜像が形成される。帯電器３２は、感光体を帯電させる帯電手段の一例である。
【００２１】
現像ユニット３４は、現像剤（例：トナー）を収納する容器を備え、トナーによって潜像を現像剤像へと顕像化するユニットである。トナー容器は、トナーを容器ごと交換可能な交換式であってもよいし、トナーのみを補給する補給式であってもよい。現像ユニット３４は、感光体に形成された潜像を現像剤による現像剤像へ顕像化する現像手段の一例である。
【００２２】
転写器３５は、給紙部３８または手差しトレイ４０から給紙および搬送されてきた転写材２８に現像剤像を転写するユニットである。転写器３５は、現像剤像を転写材に転写する転写手段の一例である。転写材２８は、記録材、記録媒体、用紙、シート、転写紙と呼ばれることもある。また、転写材２８の素材も、紙、繊維、フィルム又は樹脂などであってもよい。転写材２８の紙厚も様々である。様々な転写材に対しても画像品質を安定させるためには、転写材の特性に応じて画像形成速度を調整する必要がある。未定着の現像剤像は、搬送路において転写器３５よりも下流に配置された定着器によって加熱及び加圧される。定着器は、転写材に転写された現像剤像を定着させる定着手段の一例である。
【００２３】
クリーニングユニット３６は、転写されずに感光ドラム３１の表面に残ったトナーを除去するユニットである。除電器３７は、感光ドラム３１上の電荷を取り除くユニットである。除電処理は、帯電器３２で一様な帯電を行うためには有効な処理である。
【００２４】
図３は、光学ユニット２１の制御回路を示す図である。なお、すでに説明した箇所には同一の参照符号を付与することで、説明を簡潔にする。光学ユニット２１の制御回路は、レーザ制御部１０、ポリゴンモータ駆動制御部１４、同期検出用点灯制御部１５、書込クロック発生部１６、位相同期クロック発生部１７、ＬＤユニット２７、ミラー４２、レンズ４３、同期検知センサ４４を備えている。
【００２５】
同期検知センサ４４は、主走査方向において光学ユニット２１の画像書き出し側の端部に配置されている。ｆθレンズ２４を通過してきた光ビーム２９は、ミラー４２によって反射され、レンズ４３によって集光されて同期検知センサ４４に入射する。光ビーム２９が入射すると、同期検知センサ４４は、同期検知信号ＤＥＴＰを出力する。同期検知信号ＤＥＴＰは、位相同期クロック発生部１７及び同期検出用点灯制御部１５に入力される。位相同期クロック発生部１７は、書込クロック発生部１６で生成されたクロックＷＣＬＫと同期検知信号ＤＥＴＰとから、ＤＥＴＰに同期したビデオクロックＶＣＬＫを生成してレーザ制御部１０及び同期検出用点灯制御部１５に送出する。同期検出用点灯制御部１５は、最初に同期検出信号ＤＥＴＰを検出するまで、ＬＤユニット２７を点灯させるためのＬＤ強制点灯信号ＢＤをＯＮにしてレーザ制御部１０に送出する。これにより、ＬＤユニット２７は強制点灯させられる。一方、同期検知信号ＤＥＴＰが検出されると、同期検出用点灯制御部１５は、フレア光が発生しない程度でかつ確実に同期検知信号ＤＥＴＰが検出できるタイミングで、ＬＤ強制点灯信号ＢＤをレーザ制御部１０に送出する。
【００２６】
レーザ制御部１０は、ＬＤ強制点灯信号ＢＤ及びビデオクロックＶＣＬＫに同期して画像読取ユニット５４又はフレームメモリから送られてくる画像データから生成されたパルス信号の幅に応じてＬＤユニット２７を点灯制御する。ＬＤユニット２７から出射した光ビーム２９は、前述のように感光ドラム３１上を走査する。ＬＤユニット２７は、入力された画像データに応じて感光体の表面を露光するための光ビームを出力する光源の一例である。
【００２７】
ポリゴンモータ駆動制御部１４は、プリンタ制御部１８からの制御信号によってポリゴンモータ２２を規定の回転数で回転制御する。プリンタ制御部１８は、ＣＰＵ５０、書換え可能な不揮発性記憶手段としてのＲＯＭ５１、画像データ等を一時的に保持するために使用されるＲＡＭ５２を備えている。画像コントローラ５３は、外部コンピュータから入力された画像データを展開し、プリンタ制御部１８へ送出する。画像コントローラ５３は、画像読取ユニット５４から入力された画像データについても適宜の画像処理を施してからプリンタ制御部１８へ送出する。
【００２８】
例えば、ＣＰＵ５０は、感光体の使用回数に連動した物理的なパラメータを計測する計測手段として機能する。また、ＣＰＵ５０は、計測された物理的なパラメータと、選択された周速度との組み合わせに応じて決定された補正値を使用して光ビームの光量を補正する光量補正手段として機能する。感光体の使用回数に連動した物理的なパラメータは、例えば、画像形成回数、ＬＤユニット２７による露光量の積算値（積算露光量）などである。もちろん、感光体の劣化の進み具合を概ね表すようなパラメータであれば、上述の物理的なパラメータとして使用できる。なお、周速度は、画像形成速度、搬送速度、プロセス速度と同一ないし類似の概念である。
【００２９】
図４は、画像形成装置の制御方法を示したフローチャートである。ＣＰＵ５０は、不図示の操作部やコンピュータ等から画像形成開始の指示があると、本フローチャートに係る処理を実行する。
【００３０】
ステップＳ４０１で、ＣＰＵ５０は、操作部やコンピュータ等を通じてユーザにより選択された画像形成モードを画像形成ユニット２０に対して設定する。ここで、画像形成モードとは、例えば、普通紙モード、厚紙モード、ＯＨＰ（オーバヘッドプロジェクター用の）シートモード等が考えられる。厚紙やＯＨＰシートにおいては、普通紙に画像形成する場合と比較して定着に多くの熱量を必要とする。これは、ＯＨＰシートの定着動作が、普通紙の定着動作よりも長い時間を必要となることを意味する。そのため、厚紙モードのプロセス速度やＯＨＰシートモードのプロセス速度は、普通紙モードのプロセス速度よりも遅い。プロセス速度が遅くなれば、感光ドラム３１の周速度も低下する。すなわち、画像形成モードの選択は、周速度を選択することと同義である。なお、本実施形態で、説明の簡潔化のために、普通紙モードと厚紙モードといった２つの画像形成モードからいずれか１つを選択できるものとする。
【００３１】
ステップＳ４０２で、ＣＰＵ５０は、画像形成モードに対応する光量の値を光量設定部１１に設定するとともに、ＰＷＭ値（発光時間）をＰＷＭ信号発生部１２に設定する。これにより、ＬＤの光量と発光時間とが切り換えられる。この切り換えは、常にＬＤの光量と発光時間との両方が実行される必要はなく、どちらかの一方のみ切り換えでよい。
【００３２】
とりわけ、本実施形態では、ＣＰＵ５０は、感光ドラム３１の使用回数に連動した物理的なパラメータを計測し、計測された物理的なパラメータと、選択された周速度との組み合わせに応じて決定された補正値を使用して光ビームの光量を補正する。この補正後の光量が光量設定部１１に設定される。
【００３３】
ステップＳ４０３で、ＣＰＵ５０は、設定した画像形成モード、光量、ＰＷＭ値にしたがって画像形成ユニット２０に画像形成を実行させる。
【００３４】
次に、ステップＳ４０２における光量とＰＷＭ値の設定方法の詳細について説明する。ここでは、説明の便宜上、普通紙モードのプロセス速度を２００ｍｍ／ｓｅｃとし、厚紙モードのプロセス速度を１００ｍｍ／ｓｅｃとする。上述したように、プロセス速度は、感光ドラム３１の表面（周面）における副走査方向の回転速度（周速度）を意味する。書込み画像の解像度は主走査方向が１２００ｄｐｉ（ドット・パー・インチ）であり、副走査方向が６００ｄｐｉである。
【００３５】
画像データが２値の場合の普通紙モードの光量をＰ（ｍＷ）、ＰＷＭ値をＴ（ｎｓ：ナノ秒）とすると、１ドット当たりの露光エネルギーはＰ×Ｔ（ｐＪ）となる。厚紙モードの場合には、主走査方向の解像度は変えずに、プロセス速度が普通紙モードの半分になる。よって、厚紙モードの副走査方向の解像度を普通紙モードの解像度の２倍（１２００ｄｐｉ）とする。このように、普通紙モードか厚紙モードへと切り換えられると、プロセス速度が半分になる。そのため、１ドット当たりの露光エネルギーをＰ×Ｔ／２（ｐＪ）に変更すればよい。これにより、画像濃度が一定に維持される。
【００３６】
しかし、プロセス速度が変化すると、実際には、潜像形成やトナー像の形成へも変化の影響が及ぶ。先に図１６を用いて説明したように、速度依存性によって、プロセス速度と必要露光エネルギーの関係が線形（直線Ｌ１）とはならない。よって、普通紙モードと厚紙モードに適した光量、もしくはＰＷＭ値を設定する必要がある。
【００３７】
発明者による実験の結果、プロセス速度が上がると、プロセス速度の上昇率よりも高い上昇率で必要露光エネルギーが増加する。ここでは、露光エネルギーの増加量を算出するための係数をαとする。普通紙モードの露光エネルギーＰ×Ｔに対して、厚紙モードの露光エネルギーは（Ｐ×Ｔ／２）／αとなる。よって、係数αに相当するＰＷＭ値もしくは光量Ｐを設定すればよい。
【００３８】
図５は、画像形成回数と感光ドラム３１の感度との関係を示す図である。図５が示すように画像形成回数が増加するにつれて、感光ドラム３１の感度は徐々に低下してゆく。これを経年劣化と呼ぶ。感度が低下すると、形成された画像の濃度も低下する。
【００３９】
先に図１７を用いて説明したように、速度依存性もプロセス速度によって差が生じる。すなわち、プロセス速度が１００ｍｍ／ｓｅｃのときと、プロセス速度が２００ｍｍ／ｓｅｃのときとでは、画像濃度の低下の度合いが異なる。よって、感光ドラム３１の初期状態では各プロセス速度について適切に露光エネルギーが設定されていたとしても、画像形成回数が増えるにしたがって、両者の画像濃度には差が生じる。すなわち、図１７が示すように、普通紙モードの画像濃度と厚紙モードの画像濃度との差が、画像形成回数が増加するにつれて、乖離してゆく。
【００４０】
この濃度差を補正するための方法を説明する。予め感光ドラム３１の耐久試験を行い、各プロセス速度における画像形成回数と濃度低下の関係を測定する。各プロセス速度における画像形成回数と濃度低下の関係を表す測定データから、各プロセス速度における画像形成回数に応じた光量補正データを作成する。
【００４１】
図６は、各プロセス速度における画像形成回数に応じた光量補正データを示す図である。横軸は画像形成回数を示している。縦軸は、補正値を示している。図６と図１７とを比較するとわかるように、補正値は、画像濃度低下量の逆特性となっている。画像形成回数に応じた補正値のデータは、各プロセス速度ごとに、プリンタ制御部１８のＲＯＭ５１に格納される。ここでは、プロセス速度が１００ｍｍ／ｓのときに使用されるテーブルと、プロセス速度が２００ｍｍ／ｓのときに使用されるテーブルとがＲＯＭ５１に格納されることになる。
【００４２】
図７は、光量及びＰＷＭ値の設定処理（Ｓ４０２）において実行される光量補正処理を示したフローチャートである。ステップＳ７１１で、ＣＰＵ５０は、画像形成回数をカウントする。このように、ＣＰＵ５０は、物理的なパラメータとして、画像の形成回数を取得する画像形成回数取得手段として機能する。なお、画像形成回数は、感光ドラム３１を交換したときにゼロにリセットされる積算値である。なお、ＣＰＵ５０は、ＲＯＭ５１に画像形成回数を格納する。
【００４３】
ステップＳ７１２で、ＣＰＵ５０は、選択された画像形成モードに対応するプロセス速度が２００ｍｍ／ｓか否かを判定する。選択されたプロセス速度が２００ｍｍ／ｓであれば、ステップＳ７１３に進む。プロセス速度が２００ｍｍ／ｓでなければ（すなわちプロセス速度が１００ｍｍ／ｓであれば）、ステップＳ７１４に進む。
【００４４】
ステップＳ７１３で、ＣＰＵ５０は、選択されたプロセス速度（２００ｍｍ／ｓ）に対応したテーブルから、現在の画像形成回数に対応した光量の補正値を決定する。同様に、ステップＳ７１４で、ＣＰＵ５０は、選択されたプロセス速度（１００ｍｍ／ｓ）に対応したテーブルから、現在の画像形成回数に対応した光量の補正値を決定する。決定された補正値は、レーザ制御部１０の光量設定部１１に設定される。光量設定部１１は、設定された補正値にしたがって目標光量を増加する。これにより、光量が補正され、画像濃度が一定に維持される。
【００４５】
以上説明したように第１の実施形態によれば、感光体の経年劣化に起因して発生する、異なる画像形成速度間の画像濃度の差が低減される。すなわち、プロセス速度と画像形成回数とに応じて光量の補正値を決定することで、感光体が劣化しても、プロセス速度の違いによる画像濃度の差が生じにくくなる。
【００４６】
本実施形態では、画像の形成回数を感光体の使用回数に連動した物理的なパラメータとして採用している。画像の形成回数のカウンタは一般に画像形成装置に搭載されていることが多い。よって、本願発明を低コストで実現することも可能である。
【００４７】
［第２の実施形態］
第１の実施形態では、感光体の使用回数に連動した物理的なパラメータとして画像形成回数（プリントジョブの実行回数）を採用した。第２の実施形態では、物理的なパラメータの他の例として、積算露光量について説明する。
【００４８】
積算露光量を採用する理由を最初に説明する。感光ドラム３１の感度は、ＬＤユニット２７から照射される光により劣化する。すなわち、露光量の積算値は、感光体の使用回数に連動しており、感度の低下レベルにも連動していることになる。そこで、ＣＰＵ５０は、感光ドラム３１の露光量を積算してゆき、その露光量の積算値から感光ドラム３１の劣化を推定し、光量の補正値を決定する。なお、第１の実施形態と共通する部分については、説明を簡潔にする。
【００４９】
本実施形態における濃度差補正方法について説明する。各プロセス速度について、感光ドラム３１の耐久試験を行う。これにより、積算露光量と濃度低下の関係を測定する。
【００５０】
図８は、積算露光量と濃度低下の関係の一例を示す図である。横軸は積算露光量を示し、縦軸は画像濃度を示している。図１７と同様に、積算露光量が増えてゆくにつれて画像濃度は徐々に低下してゆく。さらに、プロセス速度の違いによって、低下の度合いも異なる。図８によれば、１００ｍｍ／ｓよりも２００ｍｍ／ｓのほうが画像濃度が低下している。次に、図８に示した測定データから、補正値のデータを作成する。
【００５１】
図９は、積算露光量に対する光量の補正値のデータを示した図である。この補正値のデータは、各プロセス速度ごとにテーブル化される。完成した補正値のテーブルは、プリンタ制御部１８のＲＯＭ５１に格納される。図９が示すように、補正値のデータは濃度の低下を補償するような値となっている。
【００５２】
積算露光量のカウントについて説明する。積算露光量のカウントは、画像形成を１回実行するごとに行う。積算露光量のカウントは、図４に示したステップＳ４０３において実行される。なお、第２の実施形態において、ＣＰＵ５０は、光ビームの露光量を積算して積算露光量を取得する積算露光量取得手段として機能する。
【００５３】
図１０は、積算露光量のカウント処理を示したフローチャートである。ステップＳ１００１で、ＣＰＵ５０は、画像コントローラ５３が出力する画像データをモニタし、感光ドラム３１への光ビームの照射をもたらすドットか否かを判定する。このように、ＣＰＵ５０は、画像形成の対象となる画像データを解析し、露光されるドットの数を計数する計数手段として機能する。
【００５４】
ここでは、ドットの濃度に応じて４つあるいずれかの処理へ分岐する。注目ドットの濃度が０％以上２４％以下であれば、ステップＳ１００２に進む。ステップＳ１００２で、ＣＰＵ５０は、注目ドットについての露光量を＋０．７５に設定する。注目ドットの濃度が２５％以上４９％以下であれば、ステップＳ１００３に進む。ステップＳ１００３で、ＣＰＵ５０は、注目ドットについての露光量を＋１．０に設定する。注目ドットの濃度が５０％以上７４％以下であれば、ステップＳ１００４に進む。ステップＳ１００４で、ＣＰＵ５０は、注目ドットについての露光量を＋１．２５に設定する。注目ドットの濃度が７５％以上１００％以下であれば、ステップＳ１００５に進む。ステップＳ１００５で、ＣＰＵ５０は、注目ドットについての露光量を＋１．５に設定する。
【００５５】
ステップＳ１００６で、ＣＰＵ５０は、前回のドットまでの積算露光量に対して、今回のドット（注目ドット）についての露光量を加算する。
【００５６】
なお、上記のカウント方法は、ＢＡＥ（ＢＡＣＫ ＡＲＥＡ ＥＸＰＯＳＵＲＥ）方式の場合のカウント方法である。ＢＡＥ方式では、１回の画像形成で形成可能な全ドット数に対し実際に打ったドットの割合が０〜２４％、２５〜４９％、５０〜７４％、７５〜１００％の場合、それぞれ０．７５、１．０、１．２５、１．５としてカウントを行う。一方、ＩＡＥ（ＩＭＡＧＥ ＡＲＥＡ ＥＸＰＯＳＵＲＥ）方式では、ドットが打たれる位置が露光される。よって、ドットを打つ量が積算されてゆく。
【００５７】
図１１は、濃度補正を示したフローチャートである。この濃度補正は、図４に示したステップＳ４０２において実行される。ステップＳ１１０１で、ＣＰＵ５０は、積算露光量をＲＯＭ５１から読み出す。
【００５８】
ステップＳ１１０２で、ＣＰＵ５０は、選択された画像形成モードに対応するプロセス速度が２００ｍｍ／ｓか否かを判定する。選択されたプロセス速度が２００ｍｍ／ｓであれば、ステップＳ１１０３に進む。プロセス速度が２００ｍｍ／ｓでなければ（すなわちプロセス速度が１００ｍｍ／ｓであれば）、ステップＳ１１０４に進む。
【００５９】
ステップＳ１１０３で、ＣＰＵ５０は、選択されたプロセス速度（２００ｍｍ／ｓ）に対応したテーブルから、現在の積算露光量に対応した光量の補正値を決定する。同様に、ステップＳ１１０４で、ＣＰＵ５０は、選択されたプロセス速度（１００ｍｍ／ｓ）に対応したテーブルから、現在の積算露光量に対応した光量の補正値を決定する。決定された補正値は、レーザ制御部１０の光量設定部１１に設定される。光量設定部１１は、設定された補正値にしたがって目標光量を増加する。これにより、光量が補正され、画像濃度が一定に維持される。
【００６０】
以上説明したように第２の実施形態によれば、感光体の経年劣化に起因して発生する、異なる画像形成速度間の画像濃度の差が低減される。すなわち、プロセス速度と積算露光量とに応じて光量の補正値を決定することで、感光体が劣化しても、プロセス速度の違いによる画像濃度の差が生じにくくなる。
【００６１】
本実施形態では、積算露光量を感光体の使用回数に連動した物理的なパラメータとして採用している。積算露光量の算出はＣＰＵ５０で実行できるため、新たなハードウエアを追加する必要がない。とりわけ、積算露光量は画像データを解析することで取得できるため、追加のハードウエアは必要ないであろう。
【００６２】
［第３の実施形態］
第３の実施形態は、第１または第２の実施形態における画像形成装置に光量補正の確度を上げる機能を追加したものである。よって、すでに説明した部分については説明の重複を避けるために、簡潔にする。
【００６３】
感光ドラム３１を帯電させる帯電器３２には不図示の高圧電源が接続されている。感光ドラム３１は所定の一定の電圧に保持される必要性があるので、この高圧電源は定電圧源となっている。
【００６４】
ところで、定電圧源を駆動するための電流値は、感光ドラム３１の表面抵抗値によって決定される。一般的に、感光ドラム３１は経年劣化により表面の感光層が劣化するため、表面抵抗値が低下する。すると、定電圧源の駆動電流は増加する。すなわち、駆動電流の電流値は感光ドラム３１の劣化の程度を示していることになる。よって、この電流値の変化を検知すれば、感光ドラム３１の劣化を検知できる。
【００６５】
そこで、第３の実施形態では、帯電器３２に接続された定電圧源の駆動電流の電流値を監視し、電流値が感光ドラム３１の劣化を示すと補正値を増加させることで、光量の補正精度を向上させる。なお、この追加の補正処理は、第１の実施形態と第２の実施形態のいずれにも適用できる。
【００６６】
図１２は、電流検知回路を説明するための図である。電流検知回路１２０１は、帯電器３２に接続された定電圧源１２０２の駆動電流の電流値を検知し、Ａ／Ｄ変換し、電流値をＣＰＵ５０に出力する。定電圧源１２０２は、帯電手段に接続された定電圧源として機能する。電流検知回路１２０１は、定電圧源の駆動電流の値を検知する電流検知手段として機能する。
【００６７】
図１３は、光量の追加補正処理を示したフローチャートである。ステップＳ１３０１で、ＣＰＵ５０は、電流検知回路１２０１を使用して駆動電流の電流値を検知する。
【００６８】
ステップＳ１３０２で、ＣＰＵ５０は、検知した電流値と、ＲＯＭ５１に予め格納されている駆動電流の初期値とを比較する。この初期値は画像形成装置の初期状態において取得された電流値に設定することが望ましい。検知された電流値と初期値との差が１％未満であれば、ステップＳ１３０３に進む。ステップＳ１３０３で、ＣＰＵ５０は、測定誤差を考慮して、追加補正をスキップする。一方、差が１％以上であれば、ステップＳ１３０４に進む。ステップＳ１３０４で、ＣＰＵ５０は、画像形成回数または積算露光量に基づいて決定された補正値に対して追加補正を実行する。例えば、次式に基づいて追加補正が実行される。
【００６９】
（追加補正された補正値）＝（追加補正前の補正値）×［１＋（検知された電流値−初期値）／初期値］・・・式１
このように、ＣＰＵ５０は。検知された駆動電流の値に応じて、補正値を修正する修正手段として機能する。ＣＰＵ５０は、追加補正された補正値を、レーザ制御部１０の光量設定部１１に設定する。光量設定部１１は、設定された補正値にしたがって目標光量を増加する。これにより、光量が補正され、画像濃度が一定に維持される。
【００７０】
第３の実施形態によれば、帯電器の駆動電流を監視することで、画像形成回数や積算露光量に基づいて想定された補正値を追加的に補正することができる。すなわち、感光ドラム３１が想定よりも早く劣化しているときに、補正値を増加させることで、画像濃度の差を低減することができる。これにより、補正の精度を向上させることができる。
【００７１】
［第４の実施形態］
第４の実施形態は、第１の実施形態における画像形成装置に光量補正の確度を上げる機能を追加したものである。よって、すでに説明した部分については説明の重複を避けるために、簡潔にする。とりわけ、本実施形態では、トナーカートリッジの交換時またはトナーの補給時の画像形成回数に応じて、補正値の修正を実行する。
【００７２】
一般に、トナーは、不図示の脱着可能なトナーカートリッジまたはトナー貯蔵タンクから現像ユニット３４に供給される。トナーの残量は不図示のトナー残量センサが検知する。トナーの残量が所定量以下になったことをトナー残量センサが検知すると、ＣＰＵ５０は、トナーカートリッジの交換またはトナーボトルによるトナー補給を促す通知を不図示のディスプレイ等に表示する。
【００７３】
通常、１つのトナーカートリッジやトナーボトルは、５０００枚から１００００枚の画像を形成できるだけのトナーを収容している。感光ドラム３１の劣化に伴い感度が低下すると、感光ドラム３１へのトナーの付着量が減少する。すなわち、トナーの消費が抑制され、トナーカートリッジの交換サイクルもしくはトナー補給サイクルが延びる。
【００７４】
そこで、本実施形態では、トナーカートリッジの交換時またはトナー補給時における画像形成回数が所定数より多ければ、ＣＰＵ５０は、感光ドラム３１の劣化が想定範囲を超えていると判断する。すなわち、ＣＰＵ５０は、想定範囲を超えて感光ドラム３１が劣化してくると、光量の補正値を修正する。これにより、光量補正の精度が向上する。
【００７５】
図１４は、追加補正処理を示したフローチャートである。ＣＰＵ５０は、トナーカートリッジの交換またはトナーボトルによるトナー補給を要求する状態になると、本フローチャートに係る処理を実行する。また、ＣＰＵ５０は、カートリッジの交換回数（トナーボトルによる補給回数）をカウントし、交換回数をＲＯＭ５１に格納する。なお、ＣＰＵ５０は、現像手段において使用される現像剤を収納するカートリッジが交換されたとき、または、現像剤を補給したときに計測された物理的なパラメータに応じて、補正値を修正する修正手段として機能する。
【００７６】
ステップＳ１４０１で、ＣＰＵ５０は、カートリッジの交換回数をＲＯＭ５１から読み出して１つインクリメントし、交換回数が１回目か否かを判定する。１回目であれば、ステップＳ１４０２に進む。ステップＳ１４０２で、ＣＰＵ５０は、現在の画像形成回数をＲＯＭ５１に記憶する。このときは、追加の補正（すなわち、補正値の修正処理）は実行されない。ＲＯＭ５１に記憶された画像形成回数が初期値となる。
【００７７】
一方、カートリッジの交換回数が２回目以降であれば、ステップＳ１４０３に進む。ステップＳ１４０３で、ＣＰＵ５０は、今回の画像形成回数と、ＲＯＭ５１に記憶されている初期値とを比較する。両者の差が±１％未満であれば、ステップＳ１４０５に進む。ステップＳ１４０５で、ＣＰＵ５０は、追加の補正処理をスキップする。感光ドラム３１の劣化は想定の範囲内であり、光量補正が良好に行われていると考えられるからである。
【００７８】
一方、差が±１％以上であれば、感光ドラム３１の劣化が想定外に進んでいると考えられるため、ステップＳ１４０４に進む。ステップＳ１４０４で、ＣＰＵ５０は、画像形成回数に応じてテーブルから決定された補正値を追加で補正する。追加補正は、例えば、次式にしたがって実行される。
【００７９】
（追加補正された補正値） ＝ （追加補正される前の補正値）×［１＋（今回の画像形成回数−初期値）／初期値］・・・式２
ＣＰＵ５０は、追加補正された補正値を、レーザ制御部１０の光量設定部１１に設定する。光量設定部１１は、設定された補正値にしたがって目標光量を増加する。これにより、光量が補正され、画像濃度が一定に維持される。
【００８０】
第４の実施形態によれば、トナーカットリッジ等の交換時における画像形成回数を監視することで、画像形成回数に基づいて想定された補正値を追加的に補正することができる。すなわち、感光ドラム３１が想定よりも早く劣化しているときに、補正値を増加させることで、画像濃度の差を低減することができる。これにより、補正の精度を向上させることができる。
【００８１】
なお、ＲＯＭ５１に記憶される初期値を前回の画像形成回数としてもよい。すなわち、今回の画像形成回数と前回の画像形成回数との差が乖離してくるのは、感光体の劣化が想定範囲を超えて進んだ場合だからである。
【００８２】
［第５の実施形態］
第５の実施形態は、第２の実施形態における画像形成装置に光量補正の確度を上げる機能を追加したものである。よって、すでに説明した部分については説明の重複を避けるために、簡潔にする。とりわけ、本実施形態では、トナーカートリッジの交換時またはトナーの補給時の画像形成回数に応じて、補正値の修正を実行する。基本的な技術思想は、第４の実施形態と同様であるが、トナーカートリッジの交換時における積算露光量を使用する点で異なるに過ぎない。
【００８３】
図１５は、追加補正処理を示したフローチャートである。ＣＰＵ５０は、トナーカートリッジの交換またはトナーボトルによるトナー補給を要求する状態になると、本フローチャートに係る処理を実行する。また、ＣＰＵ５０は、カートリッジの交換回数（トナーボトルによる補給回数）をカウントし、交換回数をＲＯＭ５１に格納する。なお、ＣＰＵ５０は、現像手段において使用される現像剤を収納するカートリッジが交換されたとき、または、現像剤を補給したときに計測された物理的なパラメータに応じて、補正値を修正する修正手段として機能する。
【００８４】
ステップＳ１５０１で、ＣＰＵ５０は、カートリッジの交換回数が１回目か否かを判定する。１回目であれば、ステップＳ１５０２に進む。ステップＳ１５０２で、ＣＰＵ５０は、現在の積算露光量をＲＯＭ５１に記憶する。このときは、追加の補正は実行されない。ＲＯＭ５１に記憶された積算露光量が初期値となる。
【００８５】
一方、カートリッジの交換回数が２回目以降であれば、ステップＳ１５０３に進む。ステップＳ１５０３で、ＣＰＵ５０は、今回の積算露光量と、ＲＯＭ５１に記憶されている初期値とを比較する。両者の差が±１％未満であれば、ステップＳ１５０５に進む。ステップＳ１５０５で、ＣＰＵ５０は、追加の補正処理をスキップする。感光ドラム３１の劣化は想定の範囲内であり、光量補正が良好に行われていると考えられるからである。
【００８６】
一方、差が±１％以上であれば、感光ドラム３１の劣化が想定外に進んでいると考えられるため、ステップＳ１５０４に進む。ステップＳ１５０４で、ＣＰＵ５０は、現在の積算露光量に応じてテーブルから決定された補正値を追加で補正する。追加補正は、例えば、次式にしたがって実行される。
【００８７】
（追加補正された補正値） ＝ （追加補正される前の補正値）×［１＋（今回の積算露光量−初期値）／初期値］・・・式２
ＣＰＵ５０は、追加補正された補正値を、レーザ制御部１０の光量設定部１１に設定する。光量設定部１１は、設定された補正値にしたがって目標光量を増加する。これにより、光量が補正され、画像濃度が一定に維持される。
【００８８】
第５の実施形態によれば、トナーカットリッジ等の交換時における積算露光量を監視することで、積算露光量に基づいて想定された補正値を追加的に補正することができる。すなわち、感光ドラム３１が想定よりも早く劣化しているときに、補正値を増加させることで、画像濃度の差を低減することができる。これにより、補正の精度を向上させることができる。
【００８９】
なお、ＲＯＭ５１に記憶される初期値を前回の積算露光量としてもよい。すなわち、今回の積算露光量と前回の積算露光量との差が乖離してくるのは、感光体の劣化が想定範囲を超えて進んだ場合だからである。
【００９０】
［他の実施形態］
以上説明してきた全ての実施形態において、感光ドラム３１を新品と交換する際には、ＣＰＵ５０は、画像形成回数及び積算露光量をリセットしてもよい。これは、新品の感光ドラム３１に対する誤った光量補正を防ぐためである。この場合、ＣＰＵ５０は、感光体の交換に際して、計測された物理的パラメータの値をリセットするリセット手段として機能する。
【００９１】
なお、第１の実施形態と第５の実施形態とを組み合わせても良い。すなわち、ＣＰＵ５０は、通常の補正値を画像形成枚数に応じて決定し、追加の補正量については積算露光量に基づいて決定する。同様に、第２の実施形態と第４の実施形態とを組み合わせても良い。すなわち、ＣＰＵ５０は、通常の補正値を積算露光量に応じて決定し、追加の補正量については画像形成枚数に基づいて決定する。これらにおいても補正値を好適に修正することができる。
【符号の説明】
【００９２】
１０：レーザ制御部
１１：光量設定部
１２：ＰＷＭ信号発生部
１３：ＬＤ駆動部
１４：ポリゴンモータ駆動制御部
１５：同期検出用点灯制御部
１６：書込みクロック発生部
１７：位相同期クロック発生部
１８：プリンタ制御部
２０：画像形成ユニット
２１：光学ユニット
２２：ポリゴンモータ
２３：ポリゴンミラー
２４：ｆθレンズ
２５：バレル・トロイダル・レンズ
２６：ミラー
２７：ＬＤユニット
２８：記録紙
２９：光ビーム
３１：感光体ドラム
３２：帯電器
３４：現像ユニット
３５：転写器
３６：クリーニングユニット
３７：除電器
３８：用紙カセット
４０：手差しユニット
４２：ミラー
４３：レンズ
４４：同期検知センサ
５０：ＣＰＵ
５１：ＲＯＭ
５２：ＲＡＭ
５３：画像コントローラ
５４：画像読み取りユニット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の周速度のうち選択された周速度で回転する感光体と、
前記感光体を帯電させる帯電手段と、
入力された画像データに応じて前記感光体の表面を露光するための光ビームを出力する光源と、
前記感光体に形成された潜像を現像剤による現像剤像へ顕像化する現像手段と、
前記現像剤像を転写材に転写する転写手段と、
前記転写材に転写された前記現像剤像を定着させる定着手段と、
前記感光体の使用回数に連動した物理的なパラメータを計測する計測手段と、
前記計測された物理的なパラメータと、前記選択された周速度との組み合わせに応じて決定された補正値を使用して前記光ビームの光量を補正する光量補正手段と
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記計測手段は、
前記物理的なパラメータとして、画像の形成回数を取得する画像形成回数取得手段であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記計測手段は、
前記物理的なパラメータとして、前記光ビームの露光量を積算して積算露光量を取得する積算露光量取得手段であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記積算露光量取得手段は、
画像形成の対象となる画像データを解析し、露光されるドットの数を計数する計数手段であることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記帯電手段に接続された定電圧源と、
前記定電圧源の駆動電流の値を検知する電流検知手段と、
前記検知された駆動電流の値に応じて、前記補正値を修正する修正手段と
をさらに備えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記現像手段において使用される前記現像剤を収納するカートリッジが交換されたとき、または、前記現像剤を補給したときに計測された前記物理的なパラメータに応じて、前記補正値を修正する修正手段
をさらに備えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記感光体の交換に際して、前記計測された物理的パラメータの値をリセットするリセット手段
をさらに備えることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
複数の周速度のうち選択された周速度で回転する感光体と、
前記感光体を帯電させる帯電手段と、
画像データに応じて前記感光体の表面を露光する光ビームを出力する光源と、
前記感光体に形成された潜像を現像剤による現像剤像へ顕像化する現像手段と、
前記現像剤像を転写材に転写する転写手段と、
前記転写材に転写された前記現像剤像を定着させる定着手段と
を備える画像形成装置の制御方法であって、
前記感光体の使用回数に連動した物理的なパラメータを計測するステップと、
前記計測された物理的なパラメータと、前記選択された周速度との組み合わせに応じて決定された補正値を使用して前記光ビームの光量を補正するステップと
を備えることを特徴とする制御方法。
【請求項１】
複数の周速度のうち選択された周速度で回転する感光体と、
前記感光体を帯電させる帯電手段と、
入力された画像データに応じて前記感光体の表面を露光するための光ビームを出力する光源と、
前記感光体に形成された潜像を現像剤による現像剤像へ顕像化する現像手段と、
前記現像剤像を転写材に転写する転写手段と、
前記転写材に転写された前記現像剤像を定着させる定着手段と、
前記感光体の使用回数に連動した物理的なパラメータを計測する計測手段と、
前記計測された物理的なパラメータと、前記選択された周速度との組み合わせに応じて決定された補正値を使用して前記光ビームの光量を補正する光量補正手段と
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記計測手段は、
前記物理的なパラメータとして、画像の形成回数を取得する画像形成回数取得手段であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記計測手段は、
前記物理的なパラメータとして、前記光ビームの露光量を積算して積算露光量を取得する積算露光量取得手段であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記積算露光量取得手段は、
画像形成の対象となる画像データを解析し、露光されるドットの数を計数する計数手段であることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記帯電手段に接続された定電圧源と、
前記定電圧源の駆動電流の値を検知する電流検知手段と、
前記検知された駆動電流の値に応じて、前記補正値を修正する修正手段と
をさらに備えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記現像手段において使用される前記現像剤を収納するカートリッジが交換されたとき、または、前記現像剤を補給したときに計測された前記物理的なパラメータに応じて、前記補正値を修正する修正手段
をさらに備えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記感光体の交換に際して、前記計測された物理的パラメータの値をリセットするリセット手段
をさらに備えることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
複数の周速度のうち選択された周速度で回転する感光体と、
前記感光体を帯電させる帯電手段と、
画像データに応じて前記感光体の表面を露光する光ビームを出力する光源と、
前記感光体に形成された潜像を現像剤による現像剤像へ顕像化する現像手段と、
前記現像剤像を転写材に転写する転写手段と、
前記転写材に転写された前記現像剤像を定着させる定着手段と
を備える画像形成装置の制御方法であって、
前記感光体の使用回数に連動した物理的なパラメータを計測するステップと、
前記計測された物理的なパラメータと、前記選択された周速度との組み合わせに応じて決定された補正値を使用して前記光ビームの光量を補正するステップと
を備えることを特徴とする制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１０−１８１８４１（Ｐ２０１０−１８１８４１Ａ）
【公開日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７７８７（Ｐ２００９−２７７８７）
【出願日】平成２１年２月９日（２００９．２．９）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月９日（２００９．２．９）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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